L'unità di elaborazione centrale (CPU) di un computer controlla i calcoli ed esegue i comandi di tutti i programmi in esecuzione su tale computer. Ciò significa che il processore si destreggia spesso più programmi allo stesso tempo. Per eseguire qualsiasi programma, molto meno programmi multipli, la CPU ha bisogno di avere alcune informazioni da un programma in modo che il programma possa funzionare. Queste informazioni, chiamate lo stato, variano da programma a programma. Quando si passa tra i programmi, la CPU deve implementare modifiche tra Stati di programmi, chiamati commutazione di contesto.

Multitasking

Quando si eseguono più programmi dalla memoria, il processore di un computer solo sembra effettivamente eseguire comandi simultaneamente. Quando si guardano le azioni del sistema, sembra che tutto viene eseguito allo stesso tempo. Tuttavia, il processore può eseguire effettivamente solo un singolo programma alla volta. Il processore passa tra i programmi costantemente, a seconda delle loro priorità, così rapidamente che gli utenti non sappiano mai che programmi eseguiti in modo indipendente uno da altro.

Registri di memoria CPU

Mentre il processore funziona sui comandi di un particolare programma, i dati da tale programma risiedono in registri di memoria speciale, locale. Questi registri contengono informazioni sulle variabili di programma e altre informazioni riguardanti lo stato del programma in esecuzione. Queste informazioni si svolge solitamente nella memoria di cache del processore, una veloce ma costoso tipo di archiviazione utilizzato in genere solo in piccole quantità nel processore stesso.

Commutazione di contesto

Per gestire più programmi in esecuzione, il processore deve implementare cambi di contesto. Quando il processore passa contesto, tutte le informazioni da un programma in esecuzione sono scaricate in una parte della memoria. Le informazioni per il prossimo programma in esecuzione sono caricate nei registri locali e i relativi comandi vengono eseguiti. Perché lo stato di un programma è scaricato a utilizzare lo stato di un altro, gli ingegneri chiamano questo un cambiamento di contesto. Lo stato della macchina viene modificato per gestire il nuovo programma. Per ogni fetta di tempo che un programma ottiene sulla CPU, deve verificarsi una commutazione di contesto.

Pianificazione di CPU

Per gestire il contesto e il cambio di contesto, una speciale routine nel sistema operativo chiamato l'utilità di pianificazione gestisce l'accesso di programma nella CPU. Esistono diversi algoritmi per gestire questi programmi e garantire che tutti ottengono la possibilità di utilizzare il processore; Questi algoritmi anche determinano quanti cambi di contesto verificarsi. In genere, gli algoritmi che possono determinare la priorità di un programma e lasciare programmi in esecuzione sul processore il più lungo senza bloccare fuori altri programmi aumenterà l'efficienza del processore. Infatti, tutti i programmi avranno ancora la possibilità con il processore, evitando il sovraccarico associato alle commutazioni di contesto.